KR20070020185A - 내연 기관용 일체형 피스톤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연 기관용 일체형 피스톤(1)에 관한 것으로서, 이 피스톤은 피스톤 헤드(4)의 가장자리 구역에 배치되는 환형의 냉각 채널(6)을 포함하며, 이 냉각 채널은 거의 원통형이고 일체형으로 형성된 링(18)에 의해 밀폐된다.

Description

내연 기관용 일체형 피스톤{ONE-PIECE PISTON FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 내연 기관용 일체형 피스톤에 관한 것이다.

독일 공보 DE 40 39 751 A1에는 피스톤 헤드의 가장자리 구역에 배치된 냉각 채널을 구비한 냉각형 멀티피스 피스톤이 공개되어 있는데, 이 냉각 채널은 거의 디스크 스프링 형태로 형성된 플레이트 링에 의해 덮인다. 이 플레이트 링은 일체형으로 형성되며, 피스톤이 투피스로 구성되는 경우에만 아무런 문제없이 피스톤에 조립할 수 있다. 여기에서는 피스톤 상단 부품이 피스톤 하단 부품과 결합되기 전에 우선 플레이트 링을 피스톤 상단 부품에 조립하는 것이 요구된다.

유럽 특허 EP 0 799 373 B1에는 피스톤 헤드의 가장자리 구역에 배치된 냉각 채널을 구비한 일체형 피스톤이 공개되어 있는데, 마찬가지로 이 냉각 채널도 디스크 스프링 형태로 형성된 커버링에 의해 밀폐된다. 여기에서 단점은 조립이 가능하기 위해서는 이 커버링이 투피스로 형성되어야 하는 것이다. 조립 시에는 양측 반구형의 링 반쪽이 초기 응력 상태에서 개별적으로 피스톤 헤드의 해당 지지부에 삽입되어야 한다.

본 발명의 목적은 이런 문제점을 기초로 하여 내연 기관용 원피스형 피스톤을 위한 조립이 간단한 냉각 채널 커버를 제공하는 것이다.

이 목적은 독립항의 특징부에 명시한 특징을 통해 달성된다. 본 발명의 바람직한 형태는 종속항의 대상이다.

본 발명의 실시예는 하기 도면을 통해 설명된다. 도면은 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따라 거의 원통형인 링에 의해 밀폐되는 냉각 채널을 구비한 내연 기관용 피스톤에 대한 도면으로서, 피스톤의 90° 엇갈린 종단면을 나타내는 두 개의 반쪽으로 이루어진 단면도를 나타낸다.

도 2는 도 1의 라인 A-A를 따라 절개한 피스톤 단면도를 나타낸다.

도 3은 도 2의 라인 C-C를 따라 절개한 피스톤의 부분 단면도로서, 냉각 오일을 냉각 채널로 전달하기 위한 오일 공급관을 나타낸다.

도 4는 도 2의 라인 B-B를 따라 절개한 피스톤의 부분 단면도로서, 링과 함께 잠긴 오일 공급관을 나타낸다.

도 5는 도 4의 “X" 구역에 대한 확대도로서, 링과 오일 공급관 사이의 잠금 결합부를 나타낸다.

도 6은 오일 공급관을 포함하는 링의 정면도이다.

도 7은 오일 공급관을 포함하는 링의 사시도이다.

- 도면의 주요 부호의 설명 -

1 피스톤

2 종축

3, 3‘ 허브 보어

4 피스톤 헤드

5 연소실 그루브

6 냉각 채널

7 환형 측벽

8 환형 리브

9, 9‘ 허브 서포트

10, 10‘ 스커트 연결부

11, 11‘ 피스톤핀 보스

12 피스톤핀(11, 11‘)의 정면

13 피스톤 종축

14, 14‘ 스커트 부재

15 피스톤(1)의 피스톤 헤드측 구역

16 홈

17 돌출부

18 링

19 그루브

20 칼라

21 퍼늘

22 틈새

23 노우즈

24 개구

25 그루브

26, 26‘ 돌출부

27 오일 공급관(35)의 상단부

28 환형 측벽(7)의 내측면

29, 30 링(18)의 접촉부

33 상단부(27)의 정면

34 상단부(27)의 돌기부

35 오일 공급관

36 링(18)의 개구

도 1은 내연 기관용의 일체형으로 형성된 피스톤(1)의 단면도로서, 이 단면도는 두 개의 반쪽으로 이루어지며, 여기에서 좌측 반쪽은 허브 보어(hub bore)(3)의 종축(2)을 따라 절개한 피스톤(1)의 단면을 나타내고 우측 반쪽은 이에 대해 피스톤(1)을 90°회전시킨 종단면을 나타낸다. 피스톤(1)은 강철로 제작되며 피스톤 헤드(4)의 구역에서 연소실 그루브(5)를 갖는다. 피스톤 헤드(4)의 방사상 외측 구역에는 환형의 순환하는 냉각 채널(6)이 배치되며, 그 방사상 외측 경계는 피스톤 헤드(4)에 성형된 환형 측벽(7)으로 형성되고 그 방사상 내측 경계는 일부 환형 리브(8), 일부 허브 서포트(9, 9‘) 및 일부 스커트 연결부(10, 10’)에 의해 형성된다. 여기에서 환형 측벽(7)은 피스톤링 서포트로서 기능한다.

허브 서포트(9, 9‘)를 통해 피스톤 헤드(4)에 각각 하나의 피스톤핀 보스(piston pin boss)(11, 11’)가 각각 하나의 허브 보어(3, 3‘)와 함께 형성된다. 피스톤핀 보스(11, 11’)의 정면(12)은 환형 측벽(7)에 비해 피스톤 종축(13) 방향에서 뒤로 배치된다. 피스톤핀 보스(11, 11‘)는 스커트 부재(14, 14’)를 통해 서로 연결되며, 이 스커트 부재는 각각 하나의 스커트 연결부(10, 10‘)를 통해 피스톤 헤드(4)에 형성된다. 스커트 부재(14, 14’)와 피스톤(1)의 피스톤 헤드측 구역(15) 사이에서 피스톤이 홈(16)을 갖는다.

피스톤(1)의 스커트 연결부(10, 10‘) 또는 피스톤핀 보스(11, 11’)에는 순환하는 노우즈 형태의 돌출부(17)가 형성되는데, 그 목적은, 거의 원통형인 일체형 링(18)을 위한 접촉면으로서 기능하는 것으로서 이 링에 의해 냉각 채널(6)이 밀폐된다. 이 링(18)은 플라스틱 또는 금속으로 이루어질 수 있다. 피스톤 종축(13)의 대향하는 내측면(28)에서 환형 측벽(7)이 순환하는 그루브(19)를 갖는데, 마찬가지로 순환하며 링(18)의 외측면에서 피스톤 헤드 측에 형성된 칼라(20)가 이 그루브에 삽입될 수 있으며, 이로서 링(18)이 환형 측벽(7)의 내측면에 고정될 수 있다. 특히 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 링(18)은 틈새(22)를 갖는다.

링이 휘어지고 환형 측벽(7)과 스커트 부재(14, 14‘) 사이에서 피스톤(1)의 구역으로 삽입됨을 통해, 링(18)의 조립이 간단하게 이루어질 수 있다. 그 후에 이 어서 링(18)이 압박되고, 따라서 그 직경이 좁아지며, 이때 링(18)의 스커트 측 하단 가장자리가 돌출부(17)에 접한다. 이렇게 함으로써 링(18)의 피스톤 헤드측 상단 가장자리가 약간 더 내측으로 압박되며, 그 후에 이어서 링(18)의 고정을 위해 그 칼라(20)가 환형 측벽(7)의 내측면(28)에 있는 그루브(19)에 잠길 때까지 링을 아래에서 냉각 채널(6)로 밀어 넣는 것이 가능하다.

틈새(22)에는 오일 공급관(35)을 삽입할 수 있는데, 이 오일 공급관은 튜브 형태의 상단부(27)를 갖는 퍼늘(funnel)(21)을 포함하며 삽입 시 링(18)을 확장시킨다. 특히 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 이로서 링(18)의 칼라(20)가 피스톤(1)의 빠른 왕복운동 시에도 그루브(19)에서 환형 측벽(7)의 내측면에 그대로 유지되는 것이 안정적으로 보장된다. 오일 공급관(35)은 플라스틱 또는 금속으로 이루어질 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상단부(27)에 형성된 노우즈(23)가 스커트(14, 14‘)의 인접부에 삽입된 개구(24)의 상단 가장자리에 접하고, 그 후에 오일 공급관(35)이 개구(24)에 삽입됨으로써 오일 공급관(35)이 피스톤(1)에 고정된다. 또한 도 4, 도 5 및 도 7에 도시한 바와 같이, 상단부(27)는 그 피스톤 헤드 대향측 외측면에서 순환하는 그루브(25)를 갖는데, 링(18)의 내측면에 있는 개구(24)로 오일 공급관(35)을 삽입할 때 그 접촉부(29, 30)에 형성된 돌출부(26, 26’)가 이 그루브에 맞물리고, 이로서 오일 공급관(35)이 링(18)에 고정된다.

또한 그루브(25)는 상단부(27)의 피스톤 헤드측 정면(33)으로부터 특정한 간격을 갖는데, 도 5 및 도 7에 도시한 바와 같이 이 간격은 상단부(27)의 돌기 부(34)가 형성되기에 충분하며, 따라서 냉각 채널(6)로 공급된 오일이 냉각 채널(6)에서 상단부(27)를 통해 즉시 다시 배출되지 않고 그 대신 돌기부(34)를 중심으로 둘레를 돌아 냉각 채널(6)의 더 깊은 구역으로 전달된다. 그 후에 링(18)에서 측면에 형성된 개구(36)(도 7)를 거쳐 냉각 오일이 배출될 수 있다.

본 발명은 내연 기관용 일체형 피스톤에 이용될 수 있다.

Claims (9)

1. 내연 기관용 일체형 피스톤(1)으로서,

   - 하나의 피스톤 헤드(4),

   - 허브 서포트(9, 9‘) 및 피스톤핀 보스(11, 11’)의 정면(12)이 피스톤 헤드(4)의 방사상 외측 가장자리에 비해 피스톤 종축(13)의 방향에서 뒤로 배치되며, 각각 하나의 피스톤핀 보스(11, 11’)를 위해 피스톤 헤드(4)에 형성된 허브 서포트(9, 9‘),

   - 스커트 부재(14, 14‘)와 피스톤 헤드(4) 사이의 스커트 연결부(10, 10’)에 홈(16)이 형성되고, 각각 하나의 스커트 연결부(10, 10‘)를 통해 피스톤 헤드(4)와 결합하며, 피스톤핀 보스(11, 11‘)를 결합하는 두 개의 스커트 부재(14, 14’),

   - 피스톤 헤드(4)의 가장자리 구역에 배치된 환형의 냉각 채널(6)로서, 그 방사상 외측 경계가 피스톤 헤드(4)에 형성된 환형 측벽(7) 및 그 방사상 내측 경계가 일부 허브 서포트(9, 9‘) 및 일부 스커트 연결부(10, 10’)에 의해 형성되는 냉각 채널, 및

   - 일부 허브 서포트(9, 9‘) 및 일부 스커트 연결부(10, 10’)에 형성되고 횡단면이 노우즈 형태인 순환하는 돌출부(17)를

   포함하는 내연 기관용 일체형 피스톤에 있어서,

   - 축방향을 향하는 관통하는 틈새(22) 및 그 외측면에 배치된 순환하는 칼 라(20)를 포함하며 거의 원통형이고 일체형으로 형성된 링(18)에 의해 냉각 채널(6)이 밀폐되며, 이 칼라는 환형 측벽(7)의 내측면(28)에 형성된 순환하는 그루브(19)와 함께 잠금 결합부를 형성하고, 링(18)이 돌출부(17)에 접하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 일체형 피스톤(1).
2. 제1항에 있어서, 축방향을 향하고 스커트 연결부(14, 14‘) 중 하나에 형성되며, 오일 공급관(35)을 삽입할 수 있는 보어(24)가 그 상단부(27)를 통해 냉각 채널(6)의 링(18) 구역에 연결되며, 링(18)이 접촉 단부(29, 30)를 통해 오일 공급관(35)의 상단부(27)에 접하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 일체형 피스톤(1).
3. 제2항에 있어서, 상단부(27)가 그 피스톤 헤드측 정면(33)에서 그 외측면에 순환하는 그루브(25)를 포함하며, 오일 공급관(35)을 보어(24)에 삽입한 후에 링(18)의 접촉부(29, 30)에 형성된 돌출부(26, 26‘)가 이 그루브와 함께 잠금 결합부를 형성하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 일체형 피스톤(1).
4. 제3항에 있어서, 그루브(25)가 상단부(27)의 정면(33)으로부터 일정한 간격을 가지면서 배치되므로, 링(18) 위로 상단부(27)의 돌기부(34)가 형성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 일체형 피스톤(1).
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상단부(27)가 그 외측면의 중앙 구역에서 노우즈(23)를 가지며, 이 노우즈는 오일 공급관(35)을 보어(24)에 삽입한 후에 보어(24)의 상단 가장자리에 놓이는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 일체형 피스톤(1).
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 오일 공급관(35)이 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 일체형 피스톤(1).
7. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 오일 공급관(35)이 내열성 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 일체형 피스톤(1).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 링(18)이 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 일체형 피스톤(1).
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 링(18)이 내열성 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 일체형 피스톤(1).

Images